Если эксперимент предназначался для глушения критиков, он не сделал. Четыре года назад новомодная техническая компания создала движение, когда она утверждала, что построила квантовый компьютер — вещь, которая, в принципе, могла решить проблемы, обычные компьютеры не могут. Физики от Систем D-волны в Бернаби, Канада, даже устраивают демонстрацию. Но другие исследователи подвергли сомнению, было ли что-нибудь квант механическое продолжение в устройстве.
Теперь, бригада D-волны издала данные, которые они говорят, доказывают, что квантовые явления работают в его чипе. Но даже если это правда, другие все еще сомневаются, что, поскольку исследователи D-волны требуют, чип может сделать механические квантом вычисления.“Я думаю, что они преувеличивают это”, говорит Джон Мартинис, физик в Калифорнийском университете, Санта-Барбара (UCSB). “Не очевидно, что они осуществили квантовый алгоритм”.Физики пытались разработать квантовые компьютеры больше десятилетия.
Обычный компьютер имеет дело с битами, кодирующими 0 или 1. Так же сначала задуманный, квантовый компьютер использовал бы субатомные частицы или другие квантовые объекты как «кубиты», могшие закодированный 0, 1, или, благодаря странным правилам квантовой механики, и 0 и 1 одновременно. К тому же, вереница кубитов, в которых странное государство могло закодировать каждую возможную комбинацию 1 и 0 значений одновременно. В результате квантовый компьютер мог обработать бесчисленные вводы сразу и взломать проблемы, которые сокрушат стандартный компьютер.
Однако тот подход к квантовым вычислениям, названным “моделью ворот”, представляет много нерешенных практических проблем, поскольку ученые должны поддержать и управлять тонким квантовым состоянием многих кубитов.Исследователи D-волны выбрали другой подход, известный как “адиабатные квантовые вычисления” или “квантовый отжиг”.
Они начинают с ряда невзаимодействующих кубитов — в их буровой установке, небольших кольцах сверхпроводника, который может нести поток или так или иначе или оба пути сразу — и поместить кольца в их самую низкую энергию “стандартное состояние". Для выполнения вычисления исследователи медленно включают различные взаимодействия среди кубитов. Если они имеют сделанные вещи право, то стандартное состояние системы невзаимодействия должно естественно развиться в стандартное состояние системы взаимодействия и показать ответ на проблему, закодированную во взаимодействиях.
В феврале 2007 D-волна создала всплеск, когда его машина с 16 кубитами решила несколько проблем — несмотря на то, что ни один, с чем стандартный компьютер не мог обращаться — такие как выяснение, как усадить гостей вокруг стола так, чтобы люди, которым не нравится друг друг, не заканчивали рядом. Однако “у людей были серьезные сомнения, что это было истинным квантовым компьютером”, говорит Вим ван Дам, теоретический программист в UCSB.
Вот то, почему: работы машины могут считаться отслеживанием траектории мрамора через изменяющийся энергетический пейзаж пиков и долин, поскольку это находит свой путь к самому низкому пункту — раствор проблемы. Процесс звонил, квантовое туннелирование позволяет мраморной норе от одной долины до другого.
Одновременно, однако, простые “тепловые колебания” также волнуют гипотетический мрамор и могут выдвинуть его по горным хребтам в пейзаже так, чтобы он достиг самой низкой долины. Тот процесс не является механическим квантом, ван Дам говорит, поэтому если это – то, как компьютер D-волны работает, тогда это не может быть значительно более эффективно, чем обычный компьютер.
Однако новые данные показывают, что фактически кубиты в чипе могут найти свой самый низкий энергетический квант государства механически, сообщают исследователи D-волны на этой неделе по своей природе. Физик Марк Джонсон и коллеги начинают экспериментировать с единственным кубитом в их последнем чипе с 128 кубитами. Поток в кольце может циркулировать или по часовой стрелке или против часовой стрелки, и те два государства представляют два падения в очень простом энергетическом пейзаже. Путем настройки кубита и применения магнитного поля, исследователи могут повысить высоту горного хребта между теми двумя государствами и также наклонить весь пейзаж для создания одного падения ниже, чем другой.
Они могут также изменить температуру — источник противных тепловых колебаний.Исследователи нашли, что способность кубита добраться от более высокого энергетического государства до более низкого при первых уменьшениях как температура падает.
Но ниже приблизительно 45 тысячных частей градуса выше абсолютного нуля (45 millikelvin), выравнивается уровень, при котором переключается кубит. Это предполагает это, как раз когда тепловые колебания становятся слишком слабыми для подталкивания системы по энергетическому барьеру, остатки квантового туннелирования для разрешения кубита через него. Исследователи наблюдают подобное явление, поскольку цепочка восьми кубитов с очень простыми взаимодействиями находит свой путь к ее предсказанному стандартному состоянию. “Развитие [системы] является соответствующим квантовой механике а не классической механике”, говорит Джонсон.Мартини имеют некоторые каламбуры.
Однако, он говорит, “Я думаю, что довольно вероятно, что у них есть туннелирование. Я не на 100% уверен, но я на 90% уверен”.Результаты не закончат противоречие по технологии D-волны, как бы то ни было. Одного только квантового туннелирования недостаточно для создания устройства значительно быстрее, чем классический компьютер, говорит ван Дам.
Для битья посредством действительно больших вычислений, которые заняли бы бесконечное количество времени на классическом компьютере, он говорит, чип D-волны также должен поддержать своего рода тонкую синхронию между отдельными кубитами, названными последовательностью. Но возможно, что кубиты D-волны теряют последовательность очень быстро для действия более или менее независимо, но тем не менее тоннель к их коллективному стандартному состоянию. И в этом случае, компьютер не может надеяться быть больше эффективным, чем регулярный, говорит ван Дам.Джонсон и бригада D-волны не убеждены, что последовательность необходима в адиабатных квантовых вычислениях. “Я думаю, что не полностью подразумевается, что ролевая последовательность играет в квантовом отжиге”, говорит Джонсон.
Мартини говорят, что необычно видеть, что компания по существу держит пари на свое будущее на пункте научного спора. “До некоторой степени, я вид уважения, что это – четкая корпоративная стратегия”, говорит он. “С другой стороны, я не собираюсь вкладывать капитал в их технологию, потому что я думаю, что они неправы”.Останьтесь настроенными.
Джонсон говорит, что у членов команды D-волны будет больше публикаций для поддержки их требования, что у них действительно есть квантовый компьютер.